电流截止负反馈环节
带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真
潇湘学院《课程设计报告》题目：带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：陈敏初始条件：1．技术数据输出功率为:7.5Kw 电枢额定电压220V电枢额定电流 36A 额定励磁电流2A额定励磁电压110V 功率因数0.85电枢电阻0.2欧姆电枢回路电感100mH电机机电时间常数2S电枢允许过载系数1.5额定转速 1430rpm2．技术指标稳态指标：无静差（静差率s≤2%, 调速范围 D≥10 ）动态指标：系统稳定要求完成的主要任务:1．技术要求：(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速范围（D ≥10），系统在工作范围内能稳定工作(2) 根据指标要求进行动态校正，选择调节器的参数，并确定电流截止负反馈环节的相关参数，(3) 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续2．设计内容：(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图(2) 根据带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统原理图, 分析转速调节器和电流截止负反馈的作用,(3) 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB 来进行调节器的参数调节。
(4) 绘制带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图）(5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书目录摘要 (3)1.闭环调速控制系统构成 (5)1.1 主电路 (5)1.2 原理框图 (5)2带电流截止负反馈的转速负反馈的分析 (6)2.1电流截止负反馈的提出 (6)2.2 电流截止负反馈环节 (7)2.3 带电流截止负反馈调速系统结构框图和静特性 (8)3 参数设计 (10)3.1整体分析 (10)3.2稳定性参数计算和判断 (10)3.3 转速调节器校正 (11)3.3.1 PI调节器结构 (11)3.3.2 调节器的选择 (12)3.4 电流截止负反馈参数设计 (16)4. 电流MATLAB仿真 (17)4.1 将设计的参数进行仿真 (17)4.2 调节器参数调整 (18)5.电气总图 (19)6.结束语 (20)参考文献 (20)摘要为了提高直流调速系统的动态、静态性能，通常采用闭环控制系统（主要包括单闭环、双闭环）。
交直流调速系统复习题及答案
交直流调速系统复习题及答案一、判断题：(判断题正确打T，错误打F)1、当系统机械特性硬度相同时，理想空载转速越低，静差率越小。
（F）2、如果系统低速时的静差率能满足要求，则高速时肯定满足要求。
（T）3、电流截止负反馈是一种用来限制主电路过电流的方法。
（T）4、电压负反馈调速系统的调速精度要比转速负反馈的精度高。
（F）5、电压负反馈调速系统不能补偿电动机电枢电阻引起的转速降。
（T）6、要改变直流电动机的转向，可同时改变电枢电压和励磁电压的极性。
（F）7、在转速电流双闭环调速系统中，转速调节器的输出电压是电流环的给定电压。
（T）8、α=β工作制可以消除直流平均环流，但不能消除瞬时脉动环流，故称作有环流可逆调速系统。
(T)9、调速系统工程设计方法中，典型Ⅱ型系统是由两个积分环节、一个惯性环节和一个二阶微分环节组成的单位反馈系统。
（F）10、相对于单闭环控制，双闭环调速系统中内环的存在可以及时抑制环内的扰动。
（T）11、用工程设计法设计直流双闭环调速系统时，其中电流环既可设计成典型I型，也可设计成典型II型。
（T）12、绕线式异步电动机串级调速属转差功率回馈型调速。
（T）13、电流源型变频器比电压源型变频器的调速动态响应慢。
（F）14、从电源的性质出发，可将静止式变频装置分为两类：电压源和电流源型变频装置。
（T）15、用工程设计法设计直流双闭环调速系统时，要先设计内环后设计外环。
（T）16、α=β工作制可以消除直流平均环流和瞬时脉动环流，故称作无环流可逆调速系统。
(F)17、电气串级调速系统具有恒转矩调速特性。
(T）18、工程设计法中，近似处理的原则是近似前后的相角裕度不变。
（T）19、电动机可逆运行的本质是电磁转矩可逆。
(T）20、调速系统工程设计方法中，典Ⅰ系统是由一个积分环节和一个惯性环节串联而成的单位反馈系统。
(T）21、异步电机的变频调速属转差功率不变型调速，是各种调速方案中性能最好的一种方法。
高级维修电工应知试题4及参考答案
高级维修电工应知试题（4）一二总分得分得分评分人一、单项选择(选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。
每题1分。
)1. 双闭环调速系统包括电流环和速度环，其中两环之间关系是()。
A、电流环为内环，速度环为外环B、电流环为外环，速度环为内环C、电流环为内环，速度环也为内环D、电流环为外环，速度环也为外环2. 工时定额通常包括作业时间、布置工作地时间、()与生活需要的时间、以及加工准备和结束时间等。
A、辅助B、休息C、停工损失D、非生产性工作时所消耗3. 空心杯转子交流测速发电机励磁绕组产生()。
A、频率不同的交流电B、频率相同的交流电C、直流电D、电势为零4. ()不属于微机在工业生产中的应用。
A、智能仪表B、自动售票C、机床的生产控制D、电机的启动、停止控制5. 影响模拟放大电路静态工作点稳定的主要因素是()。
A、三极管的β值B、三极管的穿透电流C、放大信号的频率D、工作环境的温度6. 缩短基本时间的措施有()。
A、提高工艺编制水平B、缩短辅助时间C、减少准备时间D、减少休息时间7. PLC可编程序控制器，整个工作过程分五个阶段，当PLC通电运行时，第四个阶段应为()。
A、与编程器通讯B、执行用户程序C、读入现场信号D、自诊断8. 缩短基本时间的措施有()。
A、提高职工的科学文化水平和技术熟练程度B、缩短辅助时间C、减少准备时间D、减少休息时间9. PLC可编程序控制器，整个工作过程分五个阶段，当PLC通电运行时，第一个阶段应为()。
A、与编程器通讯B、执行用户程序C、读入现场信号D、自诊断10. 输入采样阶段是PLC的中央处理器，对各输入端进行扫描，将输入端信号送入()。
A、累加器B、指针寄存器C、状态寄存器D、存贮器11. 在梯形图编程中，常开触头与母线连接指令的助记符应为()。
A、LDIB、LDC、ORD、ORI12. 关于绕线式转子异步电动机串级调速说法正确的是()。
A、串级调速可以提高电动机的运行效率B、串级调速降低电动机的运行效率C、串级调速就是在定子电路里串电阻调速D、串级调速就是在转子回路串电阻调速13. 国内外PLC各生产厂家都把()作为第一用户编程语言。
运动控制系统第四版思考题答案
运动控制系统第四版思考题答案电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。
特点略。
2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
2=4 为什么直流PWM 变换器-电动机系统比V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因fc 通常为kHz 级，而f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。
电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。
2-6 直流PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7 直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
交直流调速系统复习题及答案
交直流调速系统复习题及答案一、判断题：(判断题正确打T，错误打F)1、当系统机械特性硬度相同时，理想空载转速越低，静差率越小。
（F）2、如果系统低速时的静差率能满足要求，则高速时肯定满足要求。
（T）3、电流截止负反馈是一种用来限制主电路过电流的方法。
（T）4、电压负反馈调速系统的调速精度要比转速负反馈的精度高。
（F）5、电压负反馈调速系统不能补偿电动机电枢电阻引起的转速降。
（T）6、要改变直流电动机的转向，可同时改变电枢电压和励磁电压的极性。
（F）7、在转速电流双闭环调速系统中，转速调节器的输出电压是电流环的给定电压。
（T）8、α=β工作制可以消除直流平均环流，但不能消除瞬时脉动环流，故称作有环流可逆调速系统。
(T)9、调速系统工程设计方法中，典型Ⅱ型系统是由两个积分环节、一个惯性环节和一个二阶微分环节组成的单位反馈系统。
（F）10、相对于单闭环控制，双闭环调速系统中内环的存在可以及时抑制环内的扰动。
（T）11、用工程设计法设计直流双闭环调速系统时，其中电流环既可设计成典型I型，也可设计成典型II型。
（T）12、绕线式异步电动机串级调速属转差功率回馈型调速。
（T）13、电流源型变频器比电压源型变频器的调速动态响应慢。
（F）14、从电源的性质出发，可将静止式变频装置分为两类：电压源和电流源型变频装置。
（T）15、用工程设计法设计直流双闭环调速系统时，要先设计内环后设计外环。
（T）16、α=β工作制可以消除直流平均环流和瞬时脉动环流，故称作无环流可逆调速系统。
(F)17、电气串级调速系统具有恒转矩调速特性。
(T）18、工程设计法中，近似处理的原则是近似前后的相角裕度不变。
（T）19、电动机可逆运行的本质是电磁转矩可逆。
(T）20、调速系统工程设计方法中，典Ⅰ系统是由一个积分环节和一个惯性环节串联而成的单位反馈系统。
(T）21、异步电机的变频调速属转差功率不变型调速，是各种调速方案中性能最好的一种方法。
《运动控制》练习题及答案解析
《运动控制》练习题及答案解析1、下述调节器能消除被控量稳态误差的为（C ）。
A 比例调节器B 微分调节器C PI 调节器D PD 调节器2、双闭环直流调速系统，ASR 、ACR 均采用PI 调节器，期中ACR 所起的作用为（D ）。
A 实现转速无静差B 对负载变化起抗扰作用C 输出限幅值决定电动机允许的最大电流D 对电网电压波动起及时抗扰作用3、采用PI 调节器的转速、电流双闭环调速系统，若要改变电动机的转速，应调节（B ）。
A 调节器放大系数B 给定电压C 负载D 以上说法都不对4、某闭环调速系统的调速范围是1500～150r/min ，要求系统的静差率2%s ≤，那么系统允许的静态速降是（ A ）。
A 3.06r/minB 4r/minC 4.13r/minD 以上结果都不对5、在可逆运行系统当中，抑制瞬时脉动环流措施为（ A ）。
A 采用均衡电抗器B 采用平波电抗器C 采用α=β配合控制D 以上说法都不对6、适用于高速段数字测速的方法为（ A ）。
A M 法B T 法C M/T 法D F 法7、在桥式可逆直流脉宽调速系统当中，镇流电阻的作用是（ C ）。
A 限流B 分压C 抑制泵升电压D 以上说法都不对8、在伯德图上，截止频率越高，则系统的（B ）。
A 稳定性越好B 快速性越好C 稳态精度越高D 以上说法都不对9、异步电动机变压变频调速系统属于如下哪种类型？（C ）A 电磁功率回馈型B 转差功率回馈型C 转差功率不变型D 转差功率消耗型10、如下几种变频调速方法中，哪种控制方式的异步机机械特性是一条直线？（） A 1gE f =常数 B 1s U f =常数 C 1s E f =常数 D 1r E f =常数11、不属于抑制电流脉动的措施的是（。
DA 增加整流电路相数B 采用多重化技术C 设置平波电抗器D 设置环流电抗器12、 输入为零时输出也为零的调节器是（A ）。
A P 调节器B I 调节器C PI 调节器D PID 调节器13、在同样的负载扰动下，闭环系统的转速降落cl n 与开环下的op n 之比为（ D ）。
《自动控制技术》章节测试题(全)
第一章单闭环直流调速系统1-1 自动控制技术概述1、根据不同的信号源来分析，自动控制包含（ABC）几种基本控制方式。
A开环控制 B闭环控制 C 复合控制 D人为控制2、在自动控制系统中，若想稳定某个物理量，就该引入该物理量的（B ）A.正反馈B.负反馈C. 微分负反馈D. 微分正反馈3、控制系统输出量（被控量）只能受控于输入量，输出量不反送到输入端参与控制的系统称为（A）。
A、开环控制系统B、闭环控制系统C、复合控制系统D、反馈控制系统4、闭环控制系统是建立在（B）基础上，按偏差进行控制的。
A、正反馈B、负反馈C、反馈D、正负反馈5、闭环控制系统中比较元件把（A）进行比较，求出它们之间的偏差。
A、反馈量与给定量B、扰动量与给定量C、控制量与给定量D、输入量与给定量6、比较元件是将检测反馈元件检测的被控量的反馈量与（B）进行比较。
A、扰动量B、给定量C、控制量D、输出量7、偏差量是由（B）和反馈量比较，由比较元件产生的。
A、扰动量B、给定量C、控制量D、输出量8、在生产过程中，如温度、压力控制，当（D）要求维持在某一值时，就要采用定值控制系统。
A、给定量B、输入量C、扰动量D、被控量9、开环控制系统可分为（A C）。
A、按给定量控制的开环控制系统B、按输出量控制的开环控制系统C、前馈控制系统D、按输出量控制的反馈控制系统E、按输入量控制的反馈控制系统10、自动控制系统的信号有（A B C D）等。
A、扰动量B、给定量C、控制量D、输出量11、开环控制系统和闭环控制系统最大的差别在于闭环控制系统存在一条从被控量到输出端的反馈信号。
（√）12、偏差量是由控制量和反馈量比较，由比较元件产生的。
（×）1-2 调速系统性能指标1、调速控制系统的性能指标主要指：( CD )A最高转速 B最低转速 C调速范围 D静差率2、静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率（A）A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定3、控制系统能够正常运行的首要条件是（B）A．抗扰性B．稳定性C．快速性 D．准确性4、调速范围是指电动机在额定负载情况下，电动机的（B）之比。
什么是电流截止负反馈
1、什么是电流截止负反馈？为什么在单闭环直流调速系统中要采用电流截止负反馈？1、什么是电流截止负反馈？为什么在单闭环直流调速系统中要采用电流截止负反馈？答：为了解决反馈控制单闭环调速系统起动和堵转时电流过大的问题，系统中必须设有自动限制电枢电流的环节。
根据反馈控制的基本概念，要维持某个物理量基本不变，只要引入该物理的负反馈就可以了。
由于电流负反馈的引入会使系统的静特性变得很软，不能满足一般调速系统的要求，电流负反馈的限流作用只应在起动和堵转时存在，在正常运行时必须去掉，使电流能自由地随着负载增减。
这种当电流大到一定程度时才起作用的电流负反馈叫做电流截止负反馈。
直流电动机全电压起动时，如果没有采取专门的限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电动机换向不利，对于过载能力低的晶闸管等电力电子器件来说，更是不允许的。
采用转速负反馈的单闭环调速系统（不管是比例控制的有静差调速系统，还是比例积分控制的无静差调速系统），当突然加给定电压U*n时，由于系统存在的惯性，电动机不会立即转起来，转速反馈电压Un仍为零。
因此加在调节器输入端的偏差电压，ΔUn=U*n，差不多是稳态工作值的（1+K）倍。
这时由于放大器和触发驱动装置的惯性都很小，使功率变换装置的输出电压迅速达到最大值Udmax，对电动机来说相当于全电压起动，通常是不允许的。
对于要求快速启制动的生产机械，给定信号多半采用突加方式。
另外，有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况，例如挖土机、轧钢机等，闭环系统特性很硬，若无限流措施，电流会大大超过允许值。
如果依靠过电流继电器或快速熔断器进行限流保护，一过载就跳闸或烧断迷熔断器，将无法保证系统的正常工作。
2、画出单闭环有静差带电流截止负反馈直流调速系统的电路原理图及静态框图。
2、画出单闭环有静差带电流截止负反馈直流调速系统的电路原理图及静态框图。
答：单闭环有静差带电流截止负反馈直流调速系统的电路原理图单闭环有静差带电流截止负反馈直流调速系统的静态框图。
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IdL
O
图2-1 b) 理想的快速起动过程
t
使用限幅电路控制调节器最大输出：
转速和电流两个调节器都采比例积分调节器的输入只要不为负，输出就一直增大， 因此需要限幅电路限制输出。
转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定电流给定电压 的最大值；
5
4.2 数字控制的直流调速系统软硬件
~ 控制器 系统 给定
+
-
ASR
ndig
UPE
M -
K
检测反馈
FBS
6
2）数字控制器
• PLC、PAC（集成好的控制设备） • 微机控制： 除了带有A/D转换器、通用I/O和通信接口； 还带有一般微机并不具备的故障保护、数字测速 和PWM生成功能。 如：Intel 8X196MC系列或TMS320X240系列等。
单闭环实际起动性能
• 带电流截止负反馈的 Id 单闭环直流调速系统 起动过程如图 所示， Idcr 起动电流达到最大值 Idm 后，受电流负反馈 的作用降低下来，电 机的电磁转矩也随之 减小，加速过程延长。 O
Idm
n
IdL
t 图2-1 a) 带电流截止负反馈 的单闭环调速系统
理想起动性能
• 理想起动过程波形如 图，这时，起动电流 呈方形波，转速按线 性增长。这是在最大 电流（转矩）受限制 时调速系统所能获得 的最快的起动过程。
2
3）工程上采样频率的设置（续）
在一般情况下，可以令采样周期
1 Tsam Tmin 4 ~ 10 Tmin为控制对象的最小时间常数。
或用采样角频率sam
sam (4 ~ 10)c
c 为控制系统的截止频率。
3
4）数字化
离散信号经保持器 保持后，还须经过数 字量化，即用一组数 码（如二进制码）来 逼近离散的模拟信号。
O
N(nT)
保持
n
Na(nT)（电压）Nd(nT)（数码）
4
5）离散化和数字化的负面效 应
离散化:时间上的不连续性； 数字化:量值上的不连续性。
负面效应：
A/D转换的量化误差，影响控制精度和平滑性。 D/A转换的滞后效应，提高控制系统传递函数分母 的阶次，使系统的稳定裕量减小，甚至会破坏系统的 稳定性。
电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变 换器的最大输出电压Udm。
电流截止负反馈环节（续）
R1 R0
+
+
+
Uin
+
Uex
Ud
-
Id
Rs VS
M
Ubr
VT
Ui
c) 封锁运算放大器的电流截止负反馈环节 1
3）工程上采样频率设置
实际系统中信号的最高频率很难确定， 尤其对非周期性信号（系统的过渡过程）， 其频谱为 0 至∞的连续函数，最高频率理 论上为无穷大。 因此，难以直接用采样定理来确定系统 的采样频率。
8
2）数字控制器（续1）
微机数字控制双闭环直流调速系统的软件 有： • 主程序 • 初始化子程序 • 中断服务子程序等
9
3.1 双闭环直流调速系统及其静特性 1 问题（续1）
• 第二章中表明，采用转速负反馈和 PI 调节器的单闭环 直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无 静差。 • 但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快 速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难 以满足需要。 • 转速单闭环系统不能随意控制电流和转矩的动态过程。 采用电流截止负反馈环节只能限制电流的冲击，并不能 很好地控制电流的动态波形。